WO2012043345A1 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

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WO2012043345A1
WO2012043345A1 PCT/JP2011/071534 JP2011071534W WO2012043345A1 WO 2012043345 A1 WO2012043345 A1 WO 2012043345A1 JP 2011071534 W JP2011071534 W JP 2011071534W WO 2012043345 A1 WO2012043345 A1 WO 2012043345A1
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WO
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fiber bundle
liner
guide
rotation axis
helical
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/071534
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French (fr)
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谷川　元洋
忠司 魚住
大五郎 中村
健 八田
Original Assignee
村田機械株式会社
トヨタ自動車株式会社
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Publication date
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Priority to CN201180046463.6A priority patent/CN103118861B/zh
Priority to JP2012536374A priority patent/JP5643325B2/ja
Priority to KR1020137010443A priority patent/KR101462979B1/ko
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/8016—Storing, feeding or applying winding materials, e.g. reels, thread guides, tensioners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/60—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
    • B29C53/602—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels for tubular articles having closed or nearly closed ends, e.g. vessels, tanks, containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/60—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
    • B29C53/62—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis
    • B29C53/66—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis with axially movable winding feed member, e.g. lathe type winding

Definitions

  • the present invention relates to the technology of a filament winding apparatus.
  • the filament winding apparatus includes a helical head provided with a plurality of fiber bundle guides radially, and can simultaneously wind a plurality of fiber bundles around the outer peripheral surface of a rotating liner (see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of optimizing the interval between adjacent fiber bundle guides even when the fiber bundle guides are moved according to the outer diameter of the liner.
  • the first invention comprises a plurality of helical heads provided radially with fiber bundle guides that move in a direction substantially perpendicular to the rotation axis of the liner,
  • a filament winding apparatus for winding a fiber bundle around an outer peripheral surface of the liner by passing the helical head while rotating the liner,
  • An interval adjusting means for adjusting an interval between the virtual plane intersecting with the guide opening of the guide is provided.
  • the second invention is the filament winding apparatus according to the first invention, wherein when the fiber bundle guide is moved in a direction close to the rotation axis of the liner,
  • the spacing adjusting means is configured to move from the virtual plane intersecting the guide port of the fiber bundle guide provided in one helical head perpendicular to the rotation axis of the liner to another helical head perpendicular to the rotation axis of the liner.
  • An imaginary plane that intersects with the guide port of the fiber bundle guide provided on is separated.
  • a third invention is the filament winding apparatus according to the first invention, wherein when the fiber bundle guide is moved in a direction away from the rotation axis of the liner,
  • the spacing adjusting means is arranged on a virtual plane intersecting with a guide port of a fiber bundle guide provided in one helical head perpendicular to the rotation axis of the liner and perpendicular to the rotation axis of the liner.
  • the first invention it is possible to adjust the distance between the fiber bundle guide provided in one helical head and the fiber bundle guide provided in another helical head in the rotation axis direction of the liner. This makes it possible to optimize the interval between adjacent fiber bundle guides.
  • the fiber bundle guide when the fiber bundle guide moves in a direction close to the rotation axis of the liner, the fiber bundle guide provided in one helical head and the fiber bundle guide provided in the other helical head
  • the interval in the direction of the rotation axis of the liner can be increased.
  • interval of an adjacent fiber bundle guide can be optimized, and it becomes possible to avoid interference.
  • the fiber bundle guide when the fiber bundle guide moves in a direction away from the rotation axis of the liner, the fiber bundle guide provided in one helical head and the fiber bundle guide provided in another helical head
  • the interval of the liner in the direction of the rotation axis can be reduced.
  • interval to the rotating shaft direction of the liner of an adjacent fiber bundle guide and fiber bundle guide can be minimized, and it becomes possible to make the winding mode of a fiber bundle favorable.
  • FIG. 1 shows the filament winding apparatus 100 which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 The figure which shows the winding aspect of the fiber bundle F when the 1st fiber bundle guide 91 and the 2nd fiber bundle guide 92 move to the direction close
  • FIG. The figure which makes the phase difference PA of the 1st fiber bundle guide 91 and the 2nd fiber bundle guide 92 small, and winds the fiber bundle F at equal intervals.
  • FW apparatus a filament winding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a side view showing the FW device 100.
  • An arrow A shown in the figure indicates the transfer direction of the liner 1.
  • a direction parallel to the transfer direction of the liner 1 is defined as the front-rear direction of the FW device 100, and one direction in which the liner 1 is transferred is defined as the front side (left side in the figure) and the other direction is defined as the rear side (right side in the figure).
  • the FW device 100 reciprocates the liner 1 in the front-rear direction, the front side and the rear side are determined according to the transfer direction of the liner 1.
  • the FW device 100 is a device that winds the fiber bundle F around the outer peripheral surface 1S of the liner 1.
  • the FW device 100 mainly includes a main base 10, a liner transfer device 20, a hoop winding device 30, and a helical winding device 40.
  • the liner 1 is a substantially cylindrical hollow container formed of, for example, a high-strength aluminum material or a polyamide resin.
  • the liner 1 is improved in pressure resistance when the fiber bundle F is wound around the outer peripheral surface 1S of the liner 1. That is, the liner 1 is a base material constituting the pressure vessel.
  • the main base 10 is a main structure that forms the basis of the FW device 100.
  • a liner transfer device rail 11 is provided on the upper portion of the main base 10.
  • a liner transfer device 20 is placed on the liner transfer device rail 11.
  • a hoop winding device rail 12 is provided on the main base 10 in parallel with the liner transfer device rail 11.
  • a hoop winding device 30 is placed on the rail 12 for the hoop winding device.
  • the main base 10 constitutes the basis of the FW device 100 and also allows the liner transfer device 20 and the hoop winding device 30 to move in the front-rear direction of the FW device 100.
  • the liner transfer device 20 is a device that transfers the liner 1 while rotating it. Specifically, the liner transfer device 20 is a device that rotates the liner 1 about the front-rear direction of the FW device 100 as a central axis and transfers the liner 1 in the front-rear direction of the FW device 100.
  • the liner transfer device 20 mainly includes a base 21 and a liner support portion 22.
  • the base 21 is provided with a pair of liner support portions 22 above the base 21.
  • the liner support portion 22 includes a liner support frame 23 and a rotary shaft 24, and rotates the liner 1.
  • the liner support portion 22 includes a liner support frame 23 extending upward from the base 21, a rotating shaft 24 extending from the liner support frame 23 in the front-rear direction, Consists of.
  • the liner 1 attached to the rotating shaft 24 is rotated in one direction by a power mechanism (not shown).
  • the liner transfer device 20 can rotate the liner 1 with the front-rear direction of the FW device 100 as a central axis, and can transfer the liner 1 in the front-rear direction of the FW device 100.
  • the hoop winding device 30 is a device that winds the fiber bundle F around the outer peripheral surface 1S of the liner 1. Specifically, the hoop winding device 30 is a device that performs so-called hoop winding in which the winding angle ⁇ (see FIG. 2) of the fiber bundle F is substantially perpendicular to the front-rear direction of the FW device 100.
  • the hoop winding device 30 mainly includes a base 31, a power mechanism 32, and a hoop winding device 33.
  • the base 31 is provided with a hoop winding device 33 that is rotated by a power mechanism 32.
  • the hoop winding device 33 includes a winding table 34 and a bobbin 35, and performs hoop winding on the outer peripheral surface 1 ⁇ / b> S of the liner 1.
  • the hoop winding device 33 mainly includes a winding table 34 that performs hoop winding and a bobbin 35 that supplies the fiber bundle F to the winding table 34. Then, the fiber bundle F is guided to the outer peripheral surface 1S of the liner 1 by the fiber bundle guide provided on the winding table 34, and the winding table 34 rotates to perform the hoop winding.
  • the hoop winding device 30 can perform hoop winding in which the winding angle ⁇ (see FIG. 2) of the fiber bundle F is substantially perpendicular to the front-rear direction of the FW device 100.
  • the FW device 100 can freely change the winding mode of the fiber bundle F by adjusting the moving speed of the hoop winding device 30 and the rotation speed of the winding table 34.
  • the helical winding device 40 is a device that winds the fiber bundle F around the outer peripheral surface 1S of the liner 1. Specifically, the helical winding device 40 is a device that performs so-called helical winding in which the winding angle ⁇ (see FIG. 2) of the fiber bundle F is a predetermined value with respect to the front-rear direction of the FW device 100.
  • the helical winding device 40 mainly includes a base 41 and a helical winding device 42.
  • the base 41 is provided with a helical winding device 42.
  • the helical winding device 42 includes a first helical head 43 and a second helical head 44, and performs helical winding on the outer peripheral surface 1 ⁇ / b> S of the liner 1.
  • the helical winding device 40 of the FW device 100 includes the first helical head 43 and the second helical head 44, but may include more helical heads.
  • the helical winding device 42 includes a first helical head 43 that mainly performs helical winding, and a second helical head 44 that also performs helical winding.
  • the fiber bundle F is guided to the outer peripheral surface 1S of the liner 1 by the first fiber bundle guide 91 provided on the first helical head 43 and the second fiber bundle guide 92 provided on the second helical head 44 (FIG. 2). Reference), helical winding is performed when the liner 1 passes while rotating.
  • the first helical head 43 and the second helical head 44 are supplied with a fiber bundle F from a bobbin (not shown).
  • the helical winding device 40 can perform helical winding in which the winding angle ⁇ (see FIG. 2) of the fiber bundle F is a predetermined value in the front-rear direction of the FW device 100.
  • the FW device 100 can freely change the winding mode of the fiber bundle F by adjusting the transfer speed and rotation speed of the liner 1.
  • FIG. 2 is a side view showing the first helical head 43 and the second helical head 44.
  • An arrow A shown in the figure indicates the transfer direction of the liner 1.
  • An arrow B shown in the figure indicates the rotation direction of the liner 1.
  • the helical winding device 40 is a device that performs helical winding in which the winding angle ⁇ of the fiber bundle F is a predetermined value with respect to the front-rear direction of the FW device 100.
  • the first helical head 43 and the second helical head 44 constituting the helical winding device 40 are arranged adjacent to each other in the transfer direction of the liner 1.
  • the second helical head 44 has a phase difference so that the second fiber bundle guide 92 provided on the second helical head 44 is positioned between the first fiber bundle guides 91 provided on the first helical head 43.
  • PA is provided (see FIGS. 4A and 5A).
  • the first helical head 43 is provided with first fiber bundle guides 91 radially about the rotation axis Ra of the liner 1. Specifically, the first fiber bundle guide 91 is supported by the guide support devices 45 radially attached to the first helical head 43 so as to be movable and rotatable.
  • the first helical head 43 can simultaneously guide the plurality of fiber bundles F to the outer peripheral surface 1S of the liner 1.
  • 90 first fiber bundle guides 91 are provided in the first helical head 43 of the FW device 100, 90 fiber bundles F can be guided simultaneously.
  • the second helical head 44 is provided with second fiber bundle guides 92 radially about the rotation axis Ra of the liner 1. Specifically, the second fiber bundle guide 92 is supported so as to be movable and rotatable by the guide support devices 45 radially attached to the second helical head 44.
  • the second helical head 44 can simultaneously guide the plurality of fiber bundles F to the outer peripheral surface 1S of the liner 1.
  • 90 second fiber bundle guides 92 are provided in the second helical head 44 of the present FW device 100, 90 fiber bundles F can be guided simultaneously.
  • the first helical head 43 and the second helical head 44 simultaneously guide a plurality of fiber bundles F (180 fiber bundles F in the FW device 100) to the outer peripheral surface 1S of the liner 1, Helical winding is possible.
  • the FW device 100 is provided with an interval adjusting means 50 that drives the second helical head 44 in the direction of the rotation axis Ra (front-rear direction) of the liner 1.
  • the FW device 100 is provided with the interval adjusting means 50 that drives the second helical head 44 in the front-rear direction of the FW device 100.
  • the driving device 50 that is the interval adjusting means 50 includes a worm gear 52 that is rotated by an electric motor 51 and a rack gear 53 that is fixed to the second helical head 44.
  • the driving device 50 drives the second helical head 44 by the rotational power of the electric motor 51.
  • the driving device 50 can drive the second helical head 44 in the direction of the rotation axis Ra (front-rear direction) of the liner 1 and bring the second helical head 44 close to the first helical head 43. Alternatively, they can be separated (see FIGS. 4B and 5B).
  • the FW device 100 is provided with phase adjusting means 60 for driving the second helical head 44 in the circumferential direction of the liner 1.
  • the FW device 100 is provided with phase adjusting means 60 that drives the second helical head 44 around the rotation axis Ra of the liner 1.
  • the driving device 60 that is the phase adjusting means 60 includes a worm gear 62 rotated by an electric motor 61 and a rack gear 63 fixed to the second helical head 44.
  • the driving device 60 drives the second helical head 44 with the rotational power of the electric motor 61.
  • the driving device 60 can drive the second helical head 44 in the circumferential direction of the liner 1 and adjust the phase difference PA between the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92. (See FIGS. 4A and 5A).
  • the first helical head 43 fixed to the base 41 and not driven is defined as the fixed helical head 43
  • the second helical head 44 driven by the driving device 50 is defined as the movable helical head 44.
  • the guide support device 45 constituting the fixed helical head 43 and the movable helical head 44 will be described in more detail with reference to FIG.
  • the guide support device 45 attached to the movable helical head 44 is illustrated and described.
  • FIG. 3 is a side view showing the guide support device 45.
  • White arrows shown in the figure indicate the operation directions of the members constituting the moving mechanism 70.
  • the black arrow shown in the figure has shown the operation direction of each member which comprises the rotation mechanism 80.
  • the guide support device 45 is a device that is attached to the fixed helical head 43 and the movable helical head 44 and supports the first fiber bundle guide 91 or the second fiber bundle guide 92 so as to be movable and rotatable.
  • the guide support device 45 includes a moving mechanism 70 and a rotating mechanism 80.
  • the moving mechanism 70 is a mechanism for moving the second fiber bundle guide 92 in a direction substantially perpendicular to the rotation axis Ra of the liner 1.
  • the moving mechanism 70 mainly includes a rotating cylinder 71, an intermediate shaft 72, and a ball screw 73.
  • the rotary cylinder 71 is a ring-shaped member having an internal gear formed on the inner peripheral surface.
  • the rotating cylinder 71 is arranged coaxially with the rotation axis Ra of the liner 1 and is rotated by an electric motor (not shown) (see white arrows in FIGS. 4A and 5A). Note that the rotation direction of the rotating cylinder 71 is changed when the electric motor rotates forward or backward.
  • the intermediate shaft 72 is a shaft-shaped member that transmits the rotational motion of the rotary cylinder 71 to the spiral shaft 731 constituting the ball screw 73.
  • a pinion gear provided at one end of the intermediate shaft 72 is meshed with an internal gear of the rotating cylinder 71.
  • the bevel gear provided at the other end of the intermediate shaft 72 is meshed with the bevel gear of the spiral shaft 731.
  • the ball screw 73 is a mechanism that converts the rotational motion of the spiral shaft 731 rotated by the intermediate shaft 72 into the feed motion of the guide support member 93.
  • the ball screw 73 mainly includes a spiral shaft 731, a ball nut 732, and a steel ball 733.
  • the spiral shaft 731 is a shaft-shaped member that is rotated by the intermediate shaft 72. On the outer peripheral surface of the spiral shaft 731, a groove having a circular arc shape in sectional view is formed in a spiral shape.
  • the spiral shaft 731 is rotatably supported by an annular member 46 having a C-shape in cross section.
  • the ball nut 732 is a cylindrical member that is fitted on the spiral shaft 731. On the inner peripheral surface of the ball nut 732, a groove having a circular arc shape in cross section is formed in a spiral shape. The ball nut 732 is inserted and fixed in a through hole provided in the guide support member 93. The groove formed in the inner peripheral surface of the ball nut 732 is opposed to the groove formed in the outer peripheral surface of the spiral shaft 731, thereby forming a spiral space having a circular shape in cross section.
  • the steel ball 733 is a spherical member inserted in the spiral space described above.
  • the steel ball 733 is sandwiched between a groove formed in the spiral shaft 731 and a groove formed in the ball nut 732. Since a plurality of steel balls 733 are inserted in the spiral space, the ball nut 732 does not rattle.
  • the moving mechanism 70 can transmit the rotational power of the electric motor to the spiral shaft 731 via the rotary cylinder 71 and the intermediate shaft 72, and the rotational motion of the spiral shaft 731 can be transmitted to the guide support member 93. It can be converted into a feed movement.
  • the moving mechanism 70 realizes the feed movement of the guide support member 93 and moves the second fiber bundle guide 92 supported by the guide support member 93 in a direction substantially perpendicular to the rotation axis Ra of the liner 1. Is possible.
  • the rotation mechanism 80 is a mechanism that rotates the second fiber bundle guide 92 around the axis of the second fiber bundle guide 92 as a central axis.
  • the rotating mechanism 80 mainly includes a rotating cylinder 81, an intermediate shaft 82, and a drive shaft 83.
  • the rotary cylinder 81 is an annular member having an internal gear formed on the inner peripheral surface.
  • the rotating cylinder 81 is arranged coaxially with the rotation axis Ra of the liner 1 and is rotated by an electric motor (not shown) (see black arrows in FIGS. 4A and 5A). Note that the rotation direction of the rotary cylinder 81 is changed by forward or reverse rotation of the electric motor.
  • the intermediate shaft 82 is a shaft-shaped member that transmits the rotational motion of the rotary cylinder 81 to the drive shaft 83.
  • a pinion gear provided at one end of the intermediate shaft 82 is meshed with an internal gear of the rotary cylinder 81.
  • the bevel gear provided at the other end of the intermediate shaft 82 is meshed with the bevel gear of the drive shaft 83.
  • the drive shaft 83 is a shaft-shaped member that transmits the rotational motion of the intermediate shaft 82 to the second fiber bundle guide 92.
  • the bevel gear provided at one end of the drive shaft 83 is engaged with the bevel gear of the intermediate shaft 82 as described above.
  • the drive gear fitted on the drive shaft 83 is engaged with the driven gear of the second fiber bundle guide 92.
  • the drive shaft 83 is rotatably supported by an annular member 46 having a C-shaped cross section.
  • the rotation mechanism 80 can transmit the rotational power of the electric motor to the drive shaft 83 via the rotary cylinder 81 and the intermediate shaft 82, and meshed with the driven gear of the second fiber bundle guide 92.
  • the drive gear can be rotated.
  • the rotation mechanism 80 can rotate the second fiber bundle guide 92 supported by the guide support member 93 about the axis of the second fiber bundle guide 92 as the central axis.
  • 4A and 4B show a state in which the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 have moved in a direction approaching the rotation axis Ra of the liner 1.
  • 4A and 4B are a front view and a side view at that time.
  • An arrow C shown in the figure indicates the moving direction of the fiber bundle guides 91 and 92.
  • an arrow D shown in the figure indicates the moving direction of the movable helical head 44.
  • the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 gradually decrease in distance from each other as they approach the rotation axis Ra of the liner 1. It is necessary to avoid the interference.
  • a plane that is orthogonal to the rotation axis Ra of the liner 1 and intersects the guide port 91a of the first fiber bundle guide 91 is defined as a virtual plane Pf, and is orthogonal to the rotation axis Ra of the liner 1 and of the second fiber bundle guide 92.
  • the FW device 100 drives the movable helical head 44 so that the virtual plane Pw is separated from the virtual plane Pf.
  • the present FW device 100 allows the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 to be moved when the fiber bundle guides 91 and 92 move in the direction approaching the rotation axis Ra of the liner 1.
  • interval to the rotating shaft Ra direction (front-back direction) of the liner 1 can be enlarged.
  • this FW apparatus 100 can optimize the space
  • 5A and 5B show a state in which the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 have moved in a direction away from the rotation axis Ra of the liner 1.
  • 5A and 5B are a front view and a side view at that time.
  • An arrow C shown in the figure indicates the moving direction of the fiber bundle guides 91 and 92.
  • an arrow D shown in the figure indicates the moving direction of the movable helical head 44.
  • the winding state of the fiber bundle F is improved. It is possible to move the second fiber bundle guide 92 to an optimal position.
  • the movable helical head 44 is fixed. It is driven so as to be close to the helical head 43 (see arrow D).
  • a plane that is orthogonal to the rotation axis Ra of the liner 1 and intersects the guide port 91a of the first fiber bundle guide 91 is defined as a virtual plane Pf, and is orthogonal to the rotation axis Ra of the liner 1 and of the second fiber bundle guide 92.
  • the FW device 100 drives the movable helical head 44 so that the virtual plane Pw is close to the virtual plane Pf.
  • the FW device 100 allows the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 to be moved when the fiber bundle guides 91 and 92 move away from the rotation axis Ra of the liner 1.
  • interval to the rotating shaft Ra direction (front-back direction) of the liner 1 can be made small. Thereby, this FW apparatus 100 can minimize the space
  • FIG. 6 shows a winding mode of the fiber bundle F when the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 are moved in the direction approaching the rotation axis Ra of the liner 1.
  • An arrow A shown in the figure indicates the transfer direction of the liner 1.
  • An arrow B shown in the figure indicates the rotation direction of the liner 1.
  • FIG. 6 shows a state where the fiber bundle F is wound around a portion having a constant outer diameter for the sake of simplicity.
  • the FW device 100 includes the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 91 when the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 move in the direction approaching the rotation axis Ra of the liner 1.
  • the interval between the fiber bundle guide 92 in the rotation axis Ra direction (front-rear direction) of the liner 1 is increased.
  • the fiber bundles F guided by the fiber bundle guides 91 and 92 are biased without being wound around the outer peripheral surface 1S of the liner 1 at equal intervals. That is, the fiber bundle F guided by the second fiber bundle guide 92 cannot be guided to an intermediate position between the fiber bundle F guided by the first fiber bundle guide 91 and the fiber bundle F, and can be wound at equal intervals. This is impossible (see FIG. 6: a ⁇ b).
  • this FW device 100 adjusts the phase difference PA (see FIGS. 4A and 5A) between the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92, so that the fiber bundle F is placed on the outer peripheral surface of the liner 1. It is possible to wrap around 1S at equal intervals.
  • the FW device 100 drives the movable helical head 44 using the driving device 60 to reduce the phase difference PA between the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92. By doing so, it is possible to shift the fiber bundle F guided by the second fiber bundle guide 92 in the circumferential direction of the liner 1 as shown in FIG.
  • the black arrow in FIG. 7 indicates the driving direction of the movable helical head 44 by the driving device 60.
  • the present FW device 100 can improve the winding mode of the fiber bundle F.
  • FIG. 8 shows a winding mode of the fiber bundle F when the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 move in a direction away from the rotation axis Ra of the liner 1.
  • An arrow A shown in the figure indicates the transfer direction of the liner 1.
  • An arrow B shown in the figure indicates the rotation direction of the liner 1.
  • FIG. 8 shows a state where the fiber bundle F is wound around a portion having a constant outer diameter for the sake of simplicity.
  • the FW device 100 includes the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 91 when the first fiber bundle guide 91 and the second fiber bundle guide 92 are moved away from the rotation axis Ra of the liner 1.
  • the interval between the fiber bundle guide 92 in the direction of the rotation axis Ra (front-rear direction) of the liner 1 is reduced.
  • the present FW device 100 can improve the winding mode of the fiber bundle F.
  • the filament winding apparatus of the present invention is industrially useful because it is possible to optimize the interval between adjacent fiber bundle guides.

Abstract

　隣り合う繊維束ガイドの間隔を最適化できる技術を提供する。　ライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に移動する繊維束ガイド９１（９２）を放射状に設けたヘリカルヘッド４３（４４）を複数備え、前記ライナー１を回転させながら前記ヘリカルヘッド４３（４４）を通過させることで該ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付けていくフィラメントワインディング装置１００において、前記ライナー１の回転軸Ｒａと直交して一の前記ヘリカルヘッド４３（４４）に設けられた繊維束ガイド９１（９２）のガイド口９１ａ（９２ａ）と交わる仮想平面Ｐｆと、前記ライナー１の回転軸Ｒａと直交して他の前記ヘリカルヘッド４４（４３）に設けられた繊維束ガイド９２（９１）のガイド口９２ａ（９１ａ）と交わる仮想平面Ｐｗと、の間隔を調節する間隔調節手段５０を設けた。

Description

フィラメントワインディング装置
　本発明は、フィラメントワインディング装置の技術に関する。
　従来より、樹脂を含浸させた繊維束をライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている。フィラメントワインディング装置は、放射状に複数の繊維束ガイドを設けたヘリカルヘッドを備え、回転するライナーの外周面に複数本の繊維束を同時に巻き付けることを可能としている（例えば特許文献１参照）。
　しかし、このようなフィラメントワインディング装置は、ライナーの外径に応じた最適な位置に繊維束ガイドを移動させる必要があり、該繊維束ガイドをライナーの回転軸に近接する方向に移動させた場合であっても、隣り合う繊維束ガイド同士が干渉しないことが要求される。
　そのため、このようなフィラメントワインディング装置においては、隣り合う繊維束ガイド同士が干渉しないように、繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化できる技術が求められていた。つまり、繊維束ガイドをライナーの外径に応じて移動させた場合であっても、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化できる技術が求められていた。
特開２０１０－３６４６１号公報
　本発明は、繊維束ガイドをライナーの外径に応じて移動させた場合であっても、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化できる技術を提供することを目的としている。
　次に、この課題を解決するための手段を説明する。
　即ち、第１の発明は、ライナーの回転軸に対して略垂直方向に移動する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを複数備え、
　前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで該ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
　前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、の間隔を調節する間隔調節手段を設けた。
　第２の発明は、第１の発明に係るフィラメントワインディング装置において、前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に近接する方向に移動した場合、
　前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面から、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を離間させる。
　第３の発明は、第１の発明に係るフィラメントワインディング装置において、前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に離間する方向に移動した場合、
　前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面に、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を近接させる。
　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
　第１の発明によれば、一のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドと他のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのライナーの回転軸方向への間隔を調節することができる。これにより、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化することが可能となる。
　第２の発明によれば、繊維束ガイドがライナーの回転軸に近接する方向に移動した場合に、一のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドと他のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのライナーの回転軸方向への間隔を大きくすることができる。これにより、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化でき、干渉を回避することが可能となる。
　第３の発明によれば、繊維束ガイドがライナーの回転軸から離間する方向に移動した場合に、一のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドと他のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのライナーの回転軸方向への間隔を小さくすることができる。これにより、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとのライナーの回転軸方向への間隔を最小化でき、繊維束の巻き付け態様を良好にすることが可能となる。
本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００を示す図。 ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を示す図。 第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を構成するガイド支持装置４５を示す図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した状態を示す図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した状態を示す図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示す図。 第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡを小さくして繊維束Ｆを等間隔に巻き付ける図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示す図。
　まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置（以降「ＦＷ装置」）１００の全体構成について説明する。
　図１は、ＦＷ装置１００を示した側面図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、ライナー１の移送方向と平行な方向をＦＷ装置１００の前後方向とし、ライナー１が移送される一方向を前側（本図左側）、他方向を後側（本図右側）と定義する。なお、ＦＷ装置１００は、ライナー１を前後方向に往復動させるため、該ライナー１の移送方向に応じて前側及び後側が定まる。
　ＦＷ装置１００は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。ＦＷ装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、で構成される。
　ライナー１は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器である。ライナー１は、該ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー１は、耐圧容器を構成する基材とされる。
　主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する主たる構造体である。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１が設けられている。ライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０が載置されている。また、主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１に対して平行にフープ巻き装置用レール１２が設けられている。フープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０が載置されている。
　このような構成により、主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成するとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることを可能としている。
　ライナー移送装置２０は、ライナー１を回転させながら移送する装置である。詳細には、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に基台２１と、ライナー支持部２２と、で構成される。
　基台２１には、該基台２１の上部に一対のライナー支持部２２が設けられている。ライナー支持部２２は、ライナー支持フレーム２３と回転軸２４で構成され、ライナー１を回転させる。
　具体的に説明すると、ライナー支持部２２は、基台２１から上方に向けて延設されたライナー支持フレーム２３と、該ライナー支持フレーム２３から前後方向に向けて延設された回転軸２４と、で構成される。そして、回転軸２４に取り付けられたライナー１は、図示しない動力機構によって一方向に回転されるのである。
　このような構成により、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送することを可能としている。
　フープ巻き装置３０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して略垂直となる、いわゆるフープ巻きを行なう装置である。フープ巻き装置３０は、主に基台３１と、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３と、で構成される。
　基台３１には、動力機構３２によって回転されるフープ巻き掛け装置３３が設けられている。フープ巻き掛け装置３３は、巻き掛けテーブル３４とボビン３５で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにフープ巻きを行なう。
　具体的に説明すると、フープ巻き掛け装置３３は、主にフープ巻きを行なう巻き掛けテーブル３４と、該巻き掛けテーブル３４に繊維束Ｆを供給するボビン３５と、で構成される。そして、巻き掛けテーブル３４に設けられた繊維束ガイドによってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ、巻き掛けテーブル３４が回転することでフープ巻きが行なわれる。
　このような構成により、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して略垂直となるフープ巻きを行なうことを可能としている。なお、本ＦＷ装置１００は、フープ巻き装置３０の移動速度や巻き掛けテーブル３４の回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能としている。
　ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となる、いわゆるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０は、主に基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、で構成される。
　基台４１には、ヘリカル巻き掛け装置４２が設けられている。ヘリカル巻き掛け装置４２は、第一ヘリカルヘッド４３と第二ヘリカルヘッド４４で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにヘリカル巻きを行なう。なお、本ＦＷ装置１００のヘリカル巻き装置４０には、第一ヘリカルヘッド４３と第二ヘリカルヘッド４４の二つが備えられているが、それ以上のヘリカルヘッドを備えるとしても良い。
　具体的に説明すると、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なう第一ヘリカルヘッド４３と、同じくヘリカル巻きを行なう第二ヘリカルヘッド４４と、で構成される。そして、第一ヘリカルヘッド４３に設けられた第一繊維束ガイド９１と第二ヘリカルヘッド４４に設けられた第二繊維束ガイド９２によってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ（図２参照）、ライナー１が回転しながら通過することでヘリカル巻きが行なわれる。なお、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４には、図示しないボビンから繊維束Ｆが供給される。
　このような構成により、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なうことを可能としている。なお、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の移送速度や回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能としている。
　次に、図２を用いて、ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４について更に詳しく説明する。
　図２は、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を示した側面図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。
　上述したように、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θがＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４は、ライナー１の移送方向に互いに隣接するように配置されている。また、第二ヘリカルヘッド４４は、該第二ヘリカルヘッド４４に設けられた第二繊維束ガイド９２が第一ヘリカルヘッド４３に設けられた第一繊維束ガイド９１の間に位置するように位相差ＰＡを設けて配置されている（図４Ａ、図５Ａ参照）。
　第一ヘリカルヘッド４３には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として放射状に第一繊維束ガイド９１が設けられている。具体的には、第一ヘリカルヘッド４３に放射状に取り付けられた各ガイド支持装置４５によって、第一繊維束ガイド９１が移動及び回転可能に支持されている。
　これにより、第一ヘリカルヘッド４３は、複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに同時に案内することができるのである。なお、本ＦＷ装置１００の第一ヘリカルヘッド４３には、第一繊維束ガイド９１が９０本設けられているため、９０本の繊維束Ｆを同時に案内することを可能としている。
　第二ヘリカルヘッド４４には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として放射状に第二繊維束ガイド９２が設けられている。具体的には、第二ヘリカルヘッド４４に放射状に取り付けられた各ガイド支持装置４５によって、第二繊維束ガイド９２が移動及び回転可能に支持されている。
　これにより、第二ヘリカルヘッド４４は、複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに同時に案内することができるのである。なお、本ＦＷ装置１００の第二ヘリカルヘッド４４には、第二繊維束ガイド９２が９０本設けられているため、９０本の繊維束Ｆを同時に案内することを可能としている。
　このような構成により、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４は、ライナー１の外周面１Ｓに複数本の繊維束Ｆ（本ＦＷ装置１００においては１８０本の繊維束Ｆ）を同時に導き、ヘリカル巻きを行なうことを可能としている。
　なお、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）に第二ヘリカルヘッド４４を駆動する間隔調節手段５０が設けられている。換言すると、本ＦＷ装置１００には、該ＦＷ装置１００の前後方向に第二ヘリカルヘッド４４を駆動する間隔調節手段５０が設けられている。
　間隔調節手段５０である駆動装置５０は、電動モータ５１によって回転されるウォームギア５２と、第二ヘリカルヘッド４４に固設されたラックギア５３と、で構成される。駆動装置５０は、電動モータ５１の回転動力によって第二ヘリカルヘッド４４を駆動する。
　このような構成により、駆動装置５０は、第二ヘリカルヘッド４４をライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）に駆動することができ、第一ヘリカルヘッド４３に対して第二ヘリカルヘッド４４を近接又は離間させることを可能としている（図４Ｂ、図５Ｂ参照）。
　また、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の周方向に第二ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段６０が設けられている。換言すると、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として第二ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段６０が設けられている。
　位相調節手段６０である駆動装置６０は、電動モータ６１によって回転されるウォームギア６２と、第二ヘリカルヘッド４４に固設されたラックギア６３と、で構成される。駆動装置６０は、電動モータ６１の回転動力によって第二ヘリカルヘッド４４を駆動する。
　このような構成により、駆動装置６０は、第二ヘリカルヘッド４４をライナー１の周方向に駆動することができ、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡを調節することを可能としている（図４Ａ、図５Ａ参照）。
　なお、以下では、基台４１に固定され駆動されない第一ヘリカルヘッド４３を固定ヘリカルヘッド４３、駆動装置５０によって駆動される第二ヘリカルヘッド４４を可動ヘリカルヘッド４４と定義して説明する。
　次に、図３を用いて、固定ヘリカルヘッド４３ならびに可動ヘリカルヘッド４４を構成するガイド支持装置４５について更に詳しく説明する。なお、ここでは、可動ヘリカルヘッド４４に取り付けられたガイド支持装置４５を図示して説明する。
　図３は、ガイド支持装置４５を示した側面図である。図中に示す白抜きの矢印は、移動機構７０を構成する各部材の動作方向を示している。また、図中に示す黒塗りの矢印は、回転機構８０を構成する各部材の動作方向を示している。
　ガイド支持装置４５は、固定ヘリカルヘッド４３ならびに可動ヘリカルヘッド４４に取り付けられ、第一繊維束ガイド９１又は第二繊維束ガイド９２を移動及び回転可能に支持する装置である。ガイド支持装置４５は、移動機構７０と、回転機構８０と、で構成される。
　移動機構７０は、ライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に第二繊維束ガイド９２を移動させる機構である。移動機構７０は、主に回転筒７１と、中間軸７２と、ボールネジ７３と、で構成される。
　回転筒７１は、内周面にインターナルギアが形成された環形状の部材である。回転筒７１は、ライナー１の回転軸Ｒａと同軸上に配置され、図示しない電動モータによって回転される（図４Ａ及び図５Ａ中、白抜き矢印参照）。なお、回転筒７１の回転方向は、電動モータが正回転又は逆回転することによって変更される。
　中間軸７２は、ボールネジ７３を構成するスパイラル軸７３１に回転筒７１の回転運動を伝達する軸形状の部材である。中間軸７２の一端部に設けられたピニオンギアは、回転筒７１のインターナルギアと歯合されている。また、中間軸７２の他端部に設けられたベベルギアは、スパイラル軸７３１のベベルギアと歯合されている。
　ボールネジ７３は、中間軸７２によって回転されるスパイラル軸７３１の回転運動をガイド支持部材９３の送り運動に変換する機構である。以下に、ボールネジ７３の構造について詳しく説明する。ボールネジ７３は、主にスパイラル軸７３１と、ボールナット７３２と、鋼球７３３と、で構成される。
　スパイラル軸７３１は、中間軸７２によって回転される軸形状の部材である。スパイラル軸７３１の外周面には、断面視円弧形状の溝が螺旋状に穿設されている。なお、スパイラル軸７３１は、断面視Ｃ字形状の環状部材４６によって回転自在に支持されている。
　ボールナット７３２は、スパイラル軸７３１に外嵌される筒形状の部材である。ボールナット７３２の内周面には、断面視円弧形状の溝が螺旋状に穿設されている。そして、ボールナット７３２は、ガイド支持部材９３に設けられた貫通孔に挿入されて固設されている。なお、ボールナット７３２の内周面に穿設された溝は、スパイラル軸７３１の外周面に穿設された溝と対向することによって、断面視円形状の螺旋空間を構成する。
　鋼球７３３は、上述した螺旋空間に介挿される球形状の部材である。鋼球７３３は、スパイラル軸７３１に穿設された溝とボールナット７３２に穿設された溝によって挟持される。なお、螺旋空間には、複数の鋼球７３３が介挿されるため、ボールナット７３２がガタつくことはない。
　このような構成により、移動機構７０は、電動モータの回転動力を回転筒７１や中間軸７２を介してスパイラル軸７３１に伝達することができ、該スパイラル軸７３１の回転運動をガイド支持部材９３の送り運動に変換することができるのである。こうして、移動機構７０は、ガイド支持部材９３の送り運動を実現し、該ガイド支持部材９３に支持された第二繊維束ガイド９２をライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に移動させることを可能としている。
　回転機構８０は、第二繊維束ガイド９２の軸心を中心軸として該第二繊維束ガイド９２を回転させる機構である。回転機構８０は、主に回転筒８１と、中間軸８２と、駆動軸８３と、で構成される。
　回転筒８１は、内周面にインターナルギアが形成された環形状の部材である。回転筒８１は、ライナー１の回転軸Ｒａと同軸上に配置され、図示しない電動モータによって回転される（図４Ａ及び図５Ａ中、黒塗り矢印参照）。なお、回転筒８１の回転方向は、電動モータが正回転又は逆回転することによって変更される。
　中間軸８２は、駆動軸８３に回転筒８１の回転運動を伝達する軸形状の部材である。中間軸８２の一端部に設けられたピニオンギアは、回転筒８１のインターナルギアと歯合されている。また、中間軸８２の他端部に設けられたベベルギアは、駆動軸８３のベベルギアと歯合されている。
　駆動軸８３は、第二繊維束ガイド９２に中間軸８２の回転運動を伝達する軸形状の部材である。駆動軸８３の一端部に設けられたベベルギアは、上述したように中間軸８２のベベルギアと歯合されている。また、駆動軸８３に外嵌されたドライブギアは、第二繊維束ガイド９２のドリブンギアと歯合されている。なお、駆動軸８３は、断面視Ｃ字形状の環状部材４６によって、回転自在に支持されている。
　このような構成により、回転機構８０は、電動モータの回転動力を回転筒８１や中間軸８２を介して駆動軸８３に伝達することができ、第二繊維束ガイド９２のドリブンギアと歯合されたドライブギアを回転させることができるのである。こうして、回転機構８０は、ガイド支持部材９３に支持された第二繊維束ガイド９２を該第二繊維束ガイド９２の軸心を中心軸として回転させることを可能としている。
　以上のような構成のＦＷ装置１００において、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２の間隔を最適化できる理由について説明する。
　まず、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合を説明する。
　図４Ａ、図４Ｂは、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した状態を示している。図４Ａと図４Ｂは、そのときの正面図と側面図である。図中に示す矢印Ｃは、各繊維束ガイド９１・９２の移動方向を示している。また、図中に示す矢印Ｄは、可動ヘリカルヘッド４４の移動方向を示している。
　図４Ａ、図４Ｂに示すように、ライナー１の外径が小さい部分に繊維束Ｆを巻き付ける場合、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動される（矢印Ｃ参照）。
　このとき、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａに近接するに従って互いの間隔が徐々に小さくなっていくため、隣り合う各繊維束ガイド９１・９２同士の干渉を回避する必要が生じる。
　このため、本ＦＷ装置１００においては、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動する場合（矢印Ｃ参照）、可動ヘリカルヘッド４４が固定ヘリカルヘッド４３から離間するように駆動される（矢印Ｄ参照）。
　つまり、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第一繊維束ガイド９１のガイド口９１ａと交わる平面を仮想平面Ｐｆと定義し、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第二繊維束ガイド９２のガイド口９２ａと交わる平面を仮想平面Ｐｗと定義した場合、本ＦＷ装置１００は、仮想平面Ｐｆから仮想平面Ｐｗが離間するように可動ヘリカルヘッド４４を駆動させるのである。
　このような構成により、本ＦＷ装置１００は、各繊維束ガイド９１・９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を大きくすることができる。これにより、本ＦＷ装置１００は、隣り合う第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との間隔を最適化でき、干渉を回避することを可能としている。
　次に、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合を説明する。
　図５Ａ、図５Ｂは、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した状態を示している。図５Ａと図５Ｂは、そのときの正面図と側面図である。図中に示す矢印Ｃは、各繊維束ガイド９１・９２の移動方向を示している。また、図中に示す矢印Ｄは、可動ヘリカルヘッド４４の移動方向を示している。
　図５Ａ、図５Ｂに示すように、ライナー１の外径が大きい部分に繊維束Ｆを巻き付ける場合、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動される（矢印Ｃ参照）。
　このとき、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａから離間するに従って互いの間隔が徐々に大きくなっていくため、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にする最適な位置に第二繊維束ガイド９２を移動させることが可能となる。
　このため、本ＦＷ装置１００においては、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動する場合（矢印Ｃ参照）、可動ヘリカルヘッド４４が固定ヘリカルヘッド４３に近接するように駆動される（矢印Ｄ参照）。
　つまり、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第一繊維束ガイド９１のガイド口９１ａと交わる平面を仮想平面Ｐｆと定義し、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第二繊維束ガイド９２のガイド口９２ａと交わる平面を仮想平面Ｐｗと定義した場合、本ＦＷ装置１００は、仮想平面Ｐｆに仮想平面Ｐｗが近接するように可動ヘリカルヘッド４４を駆動させるのである。
　このような構成により、本ＦＷ装置１００は、各繊維束ガイド９１・９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を小さくすることができる。これにより、本ＦＷ装置１００は、隣り合う第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２とのライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を最小化でき、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にすることを可能としている。なお、繊維束Ｆの巻き付け態様が良好となる理由については後述する。
　以下にライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられた繊維束Ｆの巻き付け態様について説明する。
　まず、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を説明する。
　図６は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示している。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。なお、図６は、簡単のために外径が一定である部分に繊維束Ｆを巻き付けた様子について示している。
　上述したように、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を大きくする。
　すると、図６に示すように、各繊維束ガイド９１・９２によって案内された繊維束Ｆは、ライナー１の外周面１Ｓにそれぞれ等間隔に巻き付けられずに偏ることとなる。つまり、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができず、等間隔に巻き付けることができなくなるのである（図６参照：ａ≠ｂ）。
　このため、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡ（図４Ａ、図５Ａ参照）を調節することによって、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに等間隔に巻き付けることを可能としている。
　具体的に説明すると、ＦＷ装置１００は、駆動装置６０を用いて可動ヘリカルヘッド４４を駆動することで、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡを小さくする。こうすることで、図７に示すように、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆをライナー１の周方向にズラすことが可能となる。なお、図７中の黒塗りの矢印は、駆動装置６０による可動ヘリカルヘッド４４の駆動方向を示している。
　このような構成により、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができる（図７参照：ａ＝ｂ）。こうして、本ＦＷ装置１００は、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にすることを可能としている。
　次に、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を説明する。
　図８は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示している。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。なお、図８は、簡単のために外径が一定である部分に繊維束Ｆを巻き付けた様子について示している。
　上述したように、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を小さくする。
　すると、図８に示すように、各繊維束ガイド９１・９２によって案内された繊維束Ｆは、ライナー１の外周面１Ｓにそれぞれ等間隔に巻き付けられることとなる。つまり、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができ、等間隔に巻き付けることができるのである（図８参照：ａ＝ｂ）。
　このような構成により、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができる（図８参照：ａ＝ｂ）。こうして、本ＦＷ装置１００は、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にすることを可能としている。
　本発明のフィラメントワインディング装置は、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化することが可能となるため、産業上有用である。
　１　　　　　　　　ライナー
　１Ｓ　　　　　　　外周面
　１０　　　　　　　主基台
　２０　　　　　　　ライナー移送装置
　３０　　　　　　　フープ巻き装置
　４０　　　　　　　ヘリカル巻き装置
　４３　　　　　　　ヘリカルヘッド（第一ヘリカルヘッド、固定ヘリカルヘッド）
　４４　　　　　　　ヘリカルヘッド（第二ヘリカルヘッド、可動ヘリカルヘッド）
　４５　　　　　　　ガイド支持装置
　５０　　　　　　　間隔調節手段（駆動装置）
　５１　　　　　　　電動モータ
　５２　　　　　　　ウォームギア
　５３　　　　　　　ラックギア
　６０　　　　　　　位相調節手段（駆動装置）
　６１　　　　　　　電動モータ
　６２　　　　　　　ウォームギア
　６３　　　　　　　ラックギア
　７０　　　　　　　移動機構
　７１　　　　　　　回転筒
　７２　　　　　　　中間軸
　７３　　　　　　　ボールネジ
　８０　　　　　　　回転機構
　８１　　　　　　　回転筒
　８２　　　　　　　中間軸
　８３　　　　　　　駆動軸
　９１　　　　　　　繊維束ガイド（第一繊維束ガイド）
　９２　　　　　　　繊維束ガイド（第二繊維束ガイド）
　９３　　　　　　　ガイド支持部材
　１００　　　　　　フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）
　Ｆ　　　　　　　　繊維束
　Ｐｆ　　　　　　　仮想平面
　Ｐｗ　　　　　　　仮想平面
　θ　　　　　　　　巻き付け角度

Claims (3)

  1. 　ライナーの回転軸に対して略垂直方向に移動する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを複数備え、
    　前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで該ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
    　前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、の間隔を調節する間隔調節手段を設けた、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
  2. 　前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に近接する方向に移動した場合、
    　前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面から、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を離間させる、としたことを特徴とする請求項１に記載のフィラメントワインディング装置。
  3. 　前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に離間する方向に移動した場合、
    　前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面に、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を近接させる、としたことを特徴とする請求項１に記載のフィラメントワインディング装置。
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